(57)【要約】  照射するエネルギー線の一様性を効率的に向上させることを目的とする。本発明の核融合照射配位決定方法は、核融合ターゲットに対してエネルギー線を照射する際の照射配位を算出する方法であって、乱数を用いて設定された球面Ｓ０上の照射配位数ＮＢの初期座標に、仮想的に電荷Ｑｉを配置する初期配置ステップＳ２０２と、電荷Ｑｉの座標ｒｉを、電荷Ｑｉ間に作用するクーロン力に基づいて、球面Ｓ０上に拘束させて時系列に解析する座標解析ステップＳ２０３と、その座標ｒｉに基づいて電荷Ｑｉのポテンシャルエネルギーが安定化した時点を判定するポテンシャル評価ステップＳ２０５，Ｓ２０６と、ポテンシャルエネルギーが安定化した時点における座標ｒｉを、球面Ｓ０の中心に核融合ターゲットを配置させた場合のエネルギー線の照射配位として導出する照射配位導出ステップＳ２０７と、を備える。
2011016333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核融合燃料に対してエネルギー線を照射する際の前記エネルギー線の照射配位を算出する方法であって、
情報処理装置が、乱数を用いて設定された球面上の所定数の初期座標のそれぞれに、仮想的に前記所定数の電荷を配置する初期配置ステップと、
前記情報処理装置が、前記初期座標に配置された前記所定数の電荷の座標を、前記所定数の電荷の間に作用するクーロン力に基づいて、前記球面上に拘束させて時系列に解析する座標解析ステップと、
前記情報処理装置が、前記座標解析ステップによって解析された座標に基づいて、前記所定数の電荷のポテンシャルエネルギーが安定化した時点を判定するポテンシャル評価ステップと、
前記情報処理装置が、前記ポテンシャル評価ステップにおいて判定された時点における前記所定数の電荷の座標を、前記球面の中心に核融合燃料を配置させた場合の前記エネルギー線の照射配位として導出する照射配位導出ステップと、
を備えることを特徴とする核融合照射配位決定方法。
【請求項２】
前記ポテンシャル評価ステップでは、前記時点における前記所定数の電荷のポテンシャルエネルギーの総和の時間的変化が所定値以下であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１記載の核融合照射配位決定方法。
【請求項３】
核融合燃料に対してエネルギー線を照射する際の前記エネルギー線の照射配位を算出する情報処理装置であって、
乱数を用いて設定された球面上の所定数の初期座標のそれぞれに、仮想的に前記所定数の電荷を配置する初期配置手段と、
前記初期座標に配置された前記所定数の電荷の座標を、前記所定数の電荷の間に作用するクーロン力に基づいて、前記球面上に拘束させて時系列に解析する座標解析手段と、
前記座標解析手段によって解析された座標に基づいて、前記所定数の電荷のポテンシャルエネルギーが安定化した時点を判定するポテンシャル評価手段と、
前記ポテンシャル評価手段によって判定された時点における前記所定数の電荷の座標を、前記球面の中心に核融合燃料を配置させた場合の前記エネルギー線の照射配位として導出する照射配位導出手段と、
を備えることを特徴とする核融合照射配位決定装置。
【請求項４】
前記ポテンシャル評価手段は、前記時点における前記所定数の電荷のポテンシャルエネルギーの総和の時間的変化が所定値以下であるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項３記載の核融合照射配位決定装置。
【請求項５】
請求項１記載の核融合照射配位決定方法を用いて製造された核融合装置であって、
エネルギー線を照射することによって核融合反応を点火させるための核融合ターゲットと、
前記核融合ターゲットを前記球面の中心に配置させたときの前記核融合照射配位決定方法で算出された照射配位に相当する位置に設けられた前記所定数のエネルギー線源と、
を備えることを特徴とする核融合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核融合燃料に対するエネルギー線の照射配位を決定する核融合照射配位決定方法、核融合照射配位決定装置、及びそれらを用いて製造された核融合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
核融合は、化石燃料等に代わる将来のエネルギー源として期待されている。特に、慣性核融合の一方式であるレーザ核融合の分野では、超高出力のペタワット（ＰＷ）レーザ光を用いた高速点火方式が１９９０年代初頭に提案されて以来、各研究機関で勢力的に開発が推進されており、その基礎的研究は急速な進展を遂げつつある。【０００３】
高速点火方式や中心点火方式に代表される直接照射によるレーザ核融合では、レーザ光を核融合ターゲット（ペレット）に照射することによって、ターゲットの中心部に燃料を圧縮（爆縮）させ、超高密度状態が作り出される。このとき、慣性核融合を安定して生じさせるためには燃料の高密度圧縮が必要不可欠であり、そのためには核融合ターゲットを可能な限り均一に照射・圧縮する必要がある。例えば、レーザ光の一様照射を得るための従来構成としては、６０本のレーザ光の照射配位を球対称に設定した核融合装置が知られている（下記非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Laboratory for LaserEnergetics, OMEGA 60”、［online］、平成２１年６月更新、［平成２１年７月２３日検索］、インターネット＜URL:http://www.lle.rochester.edu/05_omegalaserfacility/05_omegalaserfacility.php＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の装置では、慣性核融合を生じさせるためには未だにレーザ光の照射の一様性が十分でないという問題があった。【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、照射するエネルギー線の一様性を効率的に向上させることが可能な核融合照射配位決定方法、核融合照射配位決定装置、及び核融合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の核融合照射配位決定方法は、核融合燃料に対してエネルギー線を照射する際のエネルギー線の照射配位を算出する方法であって、情報処理装置が、乱数を用いて設定された球面上の所定数の初期座標のそれぞれに、仮想的に所定数の電荷を配置する初期配置ステップと、情報処理装置が、初期座標に配置された所定数の電荷の座標を、所定数の電荷の間に作用するクーロン力に基づいて、球面上に拘束させて時系列に解析する座標解析ステップと、情報処理装置が、座標解析ステップによって解析された座標に基づいて、所定数の電荷のポテンシャルエネルギーが安定化した時点を判定するポテンシャル評価ステップと、情報処理装置が、ポテンシャル評価ステップにおいて判定された時点における所定数の電荷の座標を、球面の中心に核融合燃料を配置させた場合のエネルギー線の照射配位として導出する照射配位導出ステップと、を備える。【０００８】
或いは、本発明の核融合照射配位決定装置は、核融合燃料に対してエネルギー線を照射する際のエネルギー線の照射配位を算出する情報処理装置であって、乱数を用いて設定された球面上の所定数の初期座標のそれぞれに、仮想的に所定数の電荷を配置する初期配置手段と、初期座標に配置された所定数の電荷の座標を、所定数の電荷の間に作用するクーロン力に基づいて、球面上に拘束させて時系列に解析する座標解析手段と、座標解析手段によって解析された座標に基づいて、所定数の電荷のポテンシャルエネルギーが安定化した時点を判定するポテンシャル評価手段と、ポテンシャル評価手段によって判定された時点における所定数の電荷の座標を、球面の中心に核融合燃料を配置させた場合のエネルギー線の照射配位として導出する照射配位導出手段とを備える。【０００９】
このような核融合照射配位決定方法および核融合照射配位決定装置によれば、情報処理装置によって球面上の所定数の初期座標に仮想的に電荷が配置され、その電荷の座標が時系列に解析され、電荷のポテンシャルエネルギーが安定化された時点の座標に基づいて、球面の中心に核融合燃料を配置させた際のエネルギー線の照射配位が導き出される。これにより、従来に比較してエネルギー線の少ない配位数で、核融合燃料に対するエネルギー線の照射強度の一様性を向上させることができる。【００１０】
また、本発明の核融合装置は、上述した核融合照射配位決定方法を用いて製造された核融合装置であって、エネルギー線を照射することによって核融合反応を点火させるための核融合ターゲットと、核融合ターゲットを球面の中心に配置させたときの核融合照射配位決定方法で算出された照射配位に相当する位置に設けられた所定数のエネルギー線源と、を備える。【００１１】
このような核融合装置によれば、核融合燃料に対するエネルギー線の照射強度の一様性が向上されるので、慣性核融合を安定して生じさせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、照射するエネルギー線の一様性を効率的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適な一実施形態に係る照射配位決定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１の照射配位決定装置のハードウェア構成を示すハードウェアブロック図である。
【図３】図１の照射配位決定装置として動作する情報処理装置の斜視図である。
【図４】図１の照射配位決定装置による照射配位決定時の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図４の照射配位決定方法に基づいて製造された核融合装置の構造を示す平面図である。
【図６】図５の核融合装置におけるエネルギー線の照射配位を説明するための概念図である。
【図７】本実施形態における核融合装置の照射均一性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、慣性核融合の一方式である中心点火方式の原理を示す図であり、（ｂ）は、慣性核融合の他方式である高速点火方式の原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る核融合照射配位決定方法および核融合照射配位決定装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
まず、核融合照射配位決定方法の対象となる核融合装置における慣性核融合の原理について、図８を参照して説明する。図８（ａ）は慣性核融合の一方式である中心点火方式の原理を示す図であり、図８（ｂ）は慣性核融合の他方式である高速点火方式の原理を示す図である。
【００１６】
中心点火方式では、図８（ａ）に示すように、核融合反応を点火させる核融合ターゲット（ペレット）として、ＤＴ燃料層９０２及びアブレータ層９０３から構成された球状ターゲット９０１が用いられる。このターゲット９０１に対してレーザ光９０４を照射することによって、球状の燃料層９０２を球対称に圧縮する。そして、その最終段階で中心部にできた比較的低密度の高温プラズマを周囲の低温高密度のプラズマが圧縮することによって、中心部において核融合反応の点火用のホットスポットを生成する。
【００１７】
高速点火方式では、図８（ｂ）に示すように、ＤＴ燃料層９１２、アブレータ層９１３、及びコーン９１４から構成されたターゲット９１１が用いられる。この方式では、ターゲット９１１の燃料部に対してレーザ光９１５Ｂを照射することによって、燃料層９１２を中心部へと圧縮する。さらに、コーン９１４側からペタワットレーザ光９１５Ａを照射し、コーン９１４の先端部において高エネルギー電子を生成する。この高エネルギー電子が金等の金属薄膜から成るコーン９１４を透過、輸送され、最終的に高密度に圧縮された燃料を加熱することによって、核融合反応の点火用のホットスポットが生成される。
【００１８】
これらの点火方式を実現するためには、燃料の高い圧縮密度が必要とされ、結果として高い爆縮一様性とレーザ光の照射一様性が要求される。本発明の核融合照射配位決定方法および核融合照射配位決定装置は、このような要求に応えるために、核融合装置におけるエネルギー線の照射配位を設計するためのものである。ここでは、核融合点火の際に照射されるエネルギー線としてレーザ光を用い、核融合反応としてＤ（重水素）−Ｔ（三重水素）反応を、対応する核融合燃料としてＤＴ燃料を想定しているが、他のエネルギー線、核融合反応、及び燃料に対しても同様に適用可能である。
【００１９】
図１は、本発明の好適な一実施形態に係る照射配位決定装置１の機能構成を示すブロック図であり、図２は、照射配位決定装置１のハードウェア構成を示すハードウェアブロック図であり、図３は、照射配位決定装置１として動作する情報処理装置の斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、照射配位決定装置１は、機能的には、入力部１０１、初期配置部（初期配置手段）１０２、座標解析部（座標解析手段）１０３、ポテンシャル評価部（ポテンシャル評価手段）１０４、最適配位決定部（照射配位導出手段）１０５、及び出力部１０６を備えている。図２及び図３に示す情報処理装置３０がこの照射配位決定装置１として動作する。
【００２１】
情報処理装置３０は、フロッピーディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、ＤＶＤドライブ装置等の読取装置１２と、オペレーティングシステムを常駐させた作業用メモリ（ＲＡＭ）１４と、記録媒体１０に記憶されたプログラムを記憶するメモリ１６と、ディスプレイといった表示装置１８と、入力装置であるマウス２０及びキーボード２２と、データ等の送受を行うための通信装置２４と、プログラムの実行を制御するＣＰＵ２６とを備えている。情報処理装置３０は、記録媒体１０が読取装置１２に挿入されると、読取装置１２から記録媒体１０に格納されたプログラムにアクセス可能になり、当該プログラムによって、本発明による照射配位決定装置１として動作することが可能になる。
【００２２】
具体的には、図１に示す各部によって実現される機能は、図２に示すＣＰＵ２６、メモリ１６等のハードウェア上に所定のプログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵ２６の制御のもとで通信装置２４、マウス２０、キーボード２２、ディスプレイ１８を動作させるとともに、作業用メモリ１４やメモリ１６におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００２３】
以下、照射配位決定装置１の各部の機能について詳細に説明する。
【００２４】
入力部１０１は、設計対象の核融合装置におけるエネルギー線の照射配位数の入力を受け付ける。すなわち、入力部１０１は、マウス２０、キーボード２２を利用した照射配位数の情報入力を受付、受け付けた照射配位数のデータを作業用メモリ１４等に格納する。
【００２５】
初期配置部１０２は、入力部１０１によって受け付けられた照射配位数ＮＢ（ＮＢは正の整数）に基づいて、その照射配位数ＮＢに対応する数の電荷Ｑｉ（ｉ＝１，…，ＮＢ）のそれぞれに関する初期座標ｒ０ｉ（ｉ＝１，…，ＮＢ）を設定する。詳細には、初期配置部１０２は、乱数発生部１０２ａを有しており、仮想空間内に原点Ｏを中心とする球面Ｓ０を設定し、乱数発生部１０２ａによって生成された乱数を参照しながら球面Ｓ０上のランダムな位置に初期座標ｒ０ｉ（ｉ＝１，…，ＮＢ）を設定する。これにより、初期配置部１０２は、仮想的にＮＢ個の電荷Ｑｉを球面Ｓ０上のそれぞれの初期座標ｒ０ｉで表される位置に配置する。
【００２６】
座標解析部１０３は、初期配置部１０２によって初期座標ｒ０ｉが設定されたＮＢ個の電荷Ｑｉを対象にして、その電荷Ｑｉの座標を時系列に解析する。すなわち、座標解析部１０３は、電荷Ｑｉ（ｉ＝１，…，ＮＢ）の電荷量をｑと設定したときのそれぞれの電荷Ｑｉの間に作用するクーロン力を計算する。さらに、座標解析部１０３は、電荷Ｑｉが球面Ｓ０上に拘束されるという条件（｜ｒｉ｜＝１，ｉ＝１，…，ＮＢ）を加えて、下記式（１）；
【数１】
2011016333.tif 000003
を用いて、電荷Ｑｉの座標ｒｉ（ｉ＝１，…，ＮＢ）に関するＮＢ個の連立運動方程式を時間積分して解くことにより、全ての座標ｒｉを時系列に算出する。ここで、上記式（１）の右辺第２項は解の微小振動を防止するための人工粘性項である。
【００２７】
ポテンシャル評価部１０４は、座標解析部１０３によって解析されたＮＢ個の電荷Ｑｉの座標ｒｉに基づいて、全ての電荷Ｑｉのポテンシャルエネルギーが安定化した時点を判定する。具体的には、ポテンシャル評価部１０４は、座標解析部１０３によって座標ｒｉが算出される度に、ＮＢ個の電荷Ｑｉのポテンシャルエネルギーの総和ＥＰを、下記式（２）；
【数２】
2011016333.tif 000004
により計算する。そして、ポテンシャル評価部１０４は、総和ＥＰの時間的変化が所定の閾値ＴｈＰ以下であるか否かを判定することによって、電荷Ｑｉのポテンシャルエネルギーが安定化したか否かを判定する。例えば、前回計算された座標ｒｉに基づく総和ＥＰと今回計算された座標ｒｉに基づく総和ＥＰとの差が、閾値ＴｈＰ＝１０−１６以下であるか否かを判定する。
【００２８】
最適配位決定部１０５は、ポテンシャル評価部１０４によってポテンシャルエネルギーが安定化したと判定された際に、その安定化時点に対応するＮＢ個の電荷Ｑｉの座標ｒｉを特定する。そして、最適配位決定部１０５は、それらの座標ｒｉを、核融合ターゲットを球面Ｓ０の中心に配置させた際のエネルギー線の最適照射配位に対応する座標として導出する。そして、最適配位決定部１０５は、導出した座標ｒｉを出力部１０６に送り、出力部１０６が表データ形式等の所定の出力形式でディスプレイ１８や通信装置２４に出力する。
【００２９】
次に、図４を参照して、照射配位決定装置１を用いた照射配位決定方法に関して説明する。図４は、照射配位決定装置１による照射配位決定時の処理手順を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、照射配位決定装置１の入力部１０１によって、設計対象の核融合装置に関するエネルギー線の照射配位数ＮＢの入力が受け付けられる（ステップＳ２０１）。次に、初期配置部１０２によって、乱数が生成されることにより、照射配位数ＮＢに対応する数の電荷Ｑｉ（ｉ＝１，…，ＮＢ）それぞれに関する初期座標ｒ０ｉが、球面Ｓ０上にランダムに設定される（ステップＳ２０２）。
【００３１】
その後、座標解析部１０３によって、電荷Ｑｉ（ｉ＝１，…，ＮＢ）の間のクーロン力を考慮したＮ個の連立運動方程式が時間積分されることにより、電荷Ｑｉの座標ｒｉが時系列に算出される（ステップＳ２０３）。そして、座標解析部１０３によって、次回算出する座標ｒｉの時刻が次ステップの時刻に設定される（ステップＳ２０４）。
【００３２】
さらに、ポテンシャル評価部１０４によって、全ての電荷Ｑｉのポテンシャルエネルギーの総和ＥＰが閾値ＴｈＰ以下であるか否かが判定され、その判定結果が最適配位決定部１０５に送られる（ステップＳ２０６）。
【００３３】
その結果、総和ＥＰが閾値ＴｈＰ以下である場合には（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、最適配位決定部１０５によって、その時点で算出されているＮＢ個の座標ｒｉが、核融合ターゲットを球面Ｓ０の中心に配置させた際のエネルギー線の最適照射配位に対応する座標として決定される。それと同時に、出力部１０６によって、最適照射配位の座標に関する情報がディスプレイ１８等に出力されて処理が終了する（ステップＳ２０７）。
【００３４】
一方、総和ＥＰが閾値ＴｈＰを超えている場合には（ステップＳ２０６；ＮＯ）、処理がステップＳ２０３に戻され、次ステップの時刻に関する電荷Ｑｉの座標ｒｉの算出が繰り返される。
【００３５】
次に、上述した照射配位決定方法を用いて設計及び製造された核融合装置の実施例を示す。
【００３６】
まず、照射配位数ＮＢ＝４８と設定した場合に照射配位決定装置１によって導出されるエネルギー線の最適照射配位の座標は、次表１のようになる。
【表１】
2011016333.tif 000005
ここで、導出される座標は、仮想的な球面Ｓ０上の極座標（θ，φ）によって表されている。図５は、この場合の最適照射配位の座標に基づいて製造された核融合装置２０１の構造を示す平面図であり、図６は、図５の核融合装置２０１におけるエネルギー線の照射配位を説明するための概念図である。
【００３７】
図５に示すように、核融合装置２０１は、球状ターゲット２０２と、球状ターゲット２０２の周りの４８箇所に配置され、球状ターゲット２０２に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射源２０３とを備えている。ここで、図５においては、４８個のうちの一部のレーザ光照射源２０３のみを図示している。このレーザ光照射源２０３は、球状ターゲット２０２が球面Ｓ０の中心に位置していると想定した場合の最適照射配位に相当する位置に設けられる。
【００３８】
詳細には、レーザ光照射源２０３は、照射配位決定装置１によって導出された球面Ｓ０上の仮想座標点ＰＡ，ＰＢを通過して球状ターゲット２０２の中心に向けて、レーザ光Ｌ１を照射可能なように配置される。レーザ光照射源２０３の最適配位を決定するこれらの座標点は、２組の２４点の座標パターンＰＡ，ＰＢに分けられ、表１のパターンＡに相当する座標点ＰＡは隣接する４点で６つの正方形を形成しており、表１のパターンＢに相当する座標点ＰＢは隣接する３点で８つの正三角形を形成している。そして、図６に示すように、座標点ＰＢによって形成される８つの正三角形の重心ＧＢが、球状ターゲット２０２を中心とする正八面体Ｓ１の各面心の中心からの延長線上に位置し、かつ、座標点ＰＡによって形成される６つの正方形の重心ＧＡが、正八面体Ｓ１の各頂点の中心からの延長線上に位置するように、レーザ光照射源２０３が配置される。
【００３９】
さらに、表２には、照射配位数ＮＢ＝２４と設定した場合に、照射配位決定装置１によって導出されるエネルギー線の最適照射配位の座標を示している。エネルギー線の照射配位数＝２４が適用される核融合装置は、核融合装置２０１の場合と同様に、球状ターゲットが球面Ｓ０の中心に位置していると想定した場合の２４箇所の最適照射配位に相当する位置に、レーザ光照射源が設けられる。
【表２】
2011016333.tif 000006
【００４０】
また、以下には、表１，２に示した照射配位決定装置１によって導出される最適照射配位の座標、及び照射配位数ＮＢ＝７２と設定した場合に照射配位決定装置１によって導出される最適照射配位の座標を、別の観点から示す。
照射配位数ＮＢ＝２４の場合には、次表３に示すデータに対して次式；
θｉ＋４ｍ＋８ｋ＝（−１）ｍθｉ＋１８０ｍ，
φｉ＋４ｍ＋８ｋ＝（−１）ｍφｉ＋９５．６１９２ｍ＋１２０ｋ，
ｉ＝１，２，３，４；  ｍ＝０，１；  ｋ＝０，１，２
を適用することにより得られる座標（θ，φ）が、照射配位決定装置１によって導出される最適照射配位の座標である。
【表３】
2011016333.tif 000007
【００４１】
また、照射配位数ＮＢ＝４８の場合には、表３に示すデータに対して次式；
θｉ＋６ｍ＋１２ｋ＝（−１）ｍθｉ＋１８０ｍ，
φｉ＋６ｍ＋１２ｋ＝（−１）ｍφｉ＋３７．２６０４ｍ＋９０ｋ，
ｉ＝１，２，…，６；  ｍ＝０，１；  ｋ＝０，１，２，３
を適用することにより得られる座標（θ，φ）が、照射配位決定装置１によって導出される最適照射配位の座標である。
【００４２】
さらに、照射配位数ＮＢ＝７２の場合には、表３に示すデータに対して次式；
θｉ＋７ｍ＋１４ｋ＝（−１）ｍθｉ＋１８０ｍ，
φｉ＋７ｍ＋１４ｋ＝（−１）ｍφｉ＋８８．８３２８ｍ＋７２ｋ，
ｉ＝１，２，…，７；  ｍ＝０，１；  ｋ＝０，１，２，３，４，
（θ７１，φ７１）＝（０，０），（θ７２，φ７２）＝（１８０，０）
を適用することにより得られる座標（θ，φ）が、照射配位決定装置１によって導出される最適照射配位の座標である。
【００４３】
以上説明した照射配位決定方法および照射配位決定装置１によれば、情報処理装置３０によって球面Ｓ０上の照射配位数ＮＢの初期座標に仮想的に電荷Ｑｉが配置され、その電荷Ｑｉの座標ｒｉが時系列に解析され、電荷Ｑｉのポテンシャルエネルギーの総和ＥＰが安定化された時点の座標ｒｉに基づいて、球面Ｓ０の中心に核融合ターゲットを配置させた際のエネルギー線の照射配位が導き出される。この照射配位決定装置１を用いて製造された核融合装置によれば、従来に比較してレーザ光の少ない配位数で、核融合燃料に対するレーザ光の照射強度の一様性を向上させることができる。
【００４４】
図７は、本実施形態における核融合装置の照射均一性のシミュレーション結果を示すグラフである。同図において、横軸のパワー非一様性とは、複数配位のレーザ光の間における強度差の程度を示しており、縦軸の照射均一性とは、球面Ｓ０上におけるレーザ光照射強度の標準偏差をその平均値で除した値を示している。また、特性Ｃ１は本実施形態における照射配位数ＮＢ＝４８の場合、特性Ｃ２は本実施形態における照射配位数ＮＢ＝２４の場合を示している。一方、特性Ｃ３は従来装置における照射配位数６０の場合（OMEGA 60, University of Rochester-Laboratory for Laser Energetics）、特性Ｃ４は従来装置における照射配位数２４の場合（OMEGA24, University of Rochester-Laboratory for Laser Energetics）を示している。これらの結果より、本実施形態によれば従来と同様または少ない照射配位数で照射均一性の向上が図れていることがわかる。
【００４５】
さらに、本実施形態の照射配位決定方法および照射配位決定装置１により得られたレーザ光の照射配位においては、照射配位数ＮＢが２０より大きい場合は、球面Ｓ０の中心を基準にして対向するレーザビームが一切存在しないことも確認された。従って、対向するレーザ光源に起因した損傷による性能劣化を回避することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、電荷Ｑｉのポテンシャルエネルギーの総和ＥＰの時間的変化が閾値ＴｈＰ以下であるか否かが判定されるので、レーザ光照射の一様性が向上された照射配位を、限られた演算能力及び演算時間の範囲内で効率的に導くことができる。
【００４７】
また、照射配位決定方法および照射配位決定装置１を用いて製造された核融合装置によれば、核融合ターゲットに対するエネルギー線の照射強度の一様性が向上されるので、慣性核融合を安定して生じさせることができる。
【００４８】
ここで、ポテンシャル評価ステップでは、時点における所定数の電荷のポテンシャルエネルギーの総和の時間的変化が所定値以下であるか否かを判定する、或いは、ポテンシャル評価手段は、時点における所定数の電荷のポテンシャルエネルギーの総和の時間的変化が所定値以下であるか否かを判定する、ことが好適である。この場合、エネルギー線照射の一様性が向上された照射配位を効率的に導くことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、核融合燃料に対するエネルギー線の照射配位を決定する核融合照射配位決定方法、核融合照射配位決定装置、及びそれらを用いて製造された核融合装置を使用用途とし、照射するエネルギー線の一様性を効率的に向上させることのできるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１…照射配位決定装置、３０…情報処理装置、１０２…初期配置部（初期配置手段）、１０３…座標解析部（座標解析手段）、１０４…ポテンシャル評価部（ポテンシャル評価手段）、１０５…最適配位決定部（照射配位導出手段）、２０１…核融合装置、２０２…球状ターゲット（核融合ターゲット）、２０３…レーザ光照射源（エネルギー線源）、Ｓ０…球面。
【図１】
2011016333.tif 000008
【図２】
2011016333.tif 000009
【図３】
2011016333.tif 000010
【図４】
2011016333.tif 000011
【図５】
2011016333.tif 000012
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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